全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 9 期摇 摇 2012 年 5 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
不同土地覆被格局情景下多种生态系统服务的响应与权衡———以雅砻江二滩水利枢纽为例
葛摇 菁,吴摇 楠,高吉喜,等 (2629)
…………………
……………………………………………………………………………
放牧对小嵩草草甸生物量及不同植物类群生长率和补偿效应的影响 董全民,赵新全,马玉寿,等 (2640)……
象山港日本对虾增殖放流的效果评价 姜亚洲,凌建忠,林摇 楠,等 (2651)………………………………………
城市景观破碎化格局与城市化及社会经济发展水平的关系———以北京城区为例
仇江啸,王效科,逯摇 非,等 (2659)
………………………………
……………………………………………………………………………
江河源区高寒草甸退化序列上“秃斑冶连通效应的元胞自动机模拟 李学玲,林慧龙 (2670)…………………
铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 张培峰,胡远满,熊在平,等 (2681)………………………………
商洛低山丘陵区农林复合生态系统光能竞争与生产力 彭晓邦,张硕新 (2692)…………………………………
基于生物量因子的山西省森林生态系统服务功能评估 刘摇 勇,李晋昌,杨永刚 (2699)………………………
不同沙源供给条件下柽柳灌丛与沙堆形态的互馈关系———以策勒绿洲沙漠过渡带为例
杨摇 帆,王雪芹,杨东亮,等 (2707)
………………………
……………………………………………………………………………
桂西北喀斯特区原生林与次生林凋落叶降解和养分释放 曾昭霞,王克林,曾馥平,等 (2720)…………………
江西九连山亚热带常绿阔叶林优势种空间分布格局 范摇 娟,赵秀海,汪金松,等 (2729)………………………
秦岭山地锐齿栎次生林幼苗更新特征 康摇 冰,王得祥,李摇 刚,等 (2738)………………………………………
极端干旱环境下的胡杨木质部水力特征 木巴热克·阿尤普,陈亚宁,等 (2748)………………………………
红池坝草地常见物种叶片性状沿海拔梯度的响应特征 宋璐璐,樊江文,吴绍洪,等 (2759)……………………
改变 C源输入对油松人工林土壤呼吸的影响 汪金松,赵秀海,张春雨,等 (2768)……………………………
啮齿动物捕食压力下生境类型和覆盖处理对辽东栎种子命运的影响 闫兴富,周立彪,刘建利 (2778)………
上海闵行区园林鸟类群落嵌套结构 王本耀,王小明,王天厚,等 (2788)…………………………………………
胜利河连续系统中蜉蝣优势种的生产量动态和营养基础 邓摇 山,叶才伟,王利肖,等 (2796)…………………
虾池清塘排出物沉积厚度对老鼠簕幼苗的影响 李摇 婷,叶摇 勇 (2810)…………………………………………
澳大利亚亚热带不同森林土壤微生物群落对碳源的利用 鲁顺保,郭晓敏,芮亦超,等 (2819)…………………
镜泊湖岩溶台地不同植被类型土壤微生物群落特征 黄元元,曲来叶,曲秀春,等 (2827)………………………
浮床空心菜对氮循环细菌数量与分布和氮素净化效果的影响 唐莹莹,李秀珍,周元清,等 (2837)……………
促分解菌剂对还田玉米秸秆的分解效果及土壤微生物的影响 李培培,张冬冬,王小娟,等 (2847)……………
秸秆还田与全膜双垄集雨沟播耦合对半干旱黄土高原玉米产量和土壤有机碳库的影响
吴荣美,王永鹏,李凤民,等 (2855)
………………………
……………………………………………………………………………
赣江流域底泥中有机氯农药残留特征及空间分布 刘小真,赵摇 慈,梁摇 越,等 (2863)…………………………
2009 年徽州稻区白背飞虱种群消长及虫源性质 刁永刚,杨海博,瞿钰锋,等 (2872)…………………………
木鳖子提取物对朱砂叶螨的触杀活性 郭辉力,师光禄,贾良曦,等 (2883)………………………………………
冬小麦气孔臭氧通量拟合及通量产量关系的比较 佟摇 磊,冯宗炜,苏德·毕力格,等 (2890)…………………
专论与综述
基于全球净初级生产力的能源足迹计算方法 方摇 恺,董德明,林摇 卓,等 (2900)………………………………
灵长类社会玩耍的行为模式、影响因素及其功能风险 王晓卫,赵海涛,齐晓光,等 (2910)……………………
问题讨论
中国伐木制品碳储量时空差异分析 伦摇 飞,李文华,王摇 震,等 (2918)…………………………………………
研究简报
森林自然更新过程中地上氮贮量与生物量异速生长的关系 程栋梁,钟全林,林茂兹,等 (2929)………………
连作对芝麻根际土壤微生物群落的影响 华菊玲,刘光荣,黄劲松 (2936)………………………………………
刈割对外来入侵植物黄顶菊的生长、气体交换和荧光的影响 王楠楠,皇甫超河,陈冬青,等 (2943)…………
不同蔬菜种植方式对土壤固碳速率的影响 刘摇 杨,于东升,史学正,等 (2953)…………………………………
巢湖崩岸湖滨基质鄄水文鄄生物一体化修复 陈云峰,张彦辉,郑西强 (2960)……………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*336*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄05
封面图说: 在交配的雨蛙———雨蛙为两栖动物,世界上种类达 250 种之多,分布极广。 中国的雨蛙仅有 9 种,除西部一些省份
外,其他各省(区)均有分布。 雨蛙体形较小背面皮肤光滑,往往雄性绿色,雌性褐色,其指、趾末端多膨大成吸盘,便
于吸附攀爬。 多生活在灌丛、芦苇、高秆作物上,或塘边、稻田及其附近的杂草上。 白天匍匐在叶片上,黄昏或黎明
频繁活动,捕食能力极强,主要以昆虫为食。 特别是在下雨以后,常常 1 只雨蛙先叫几声,然后众蛙齐鸣,声音响亮,
每年在四、五份夜间发情交配。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 9 期
2012 年 5 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 9
May,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41171155,40801069)
收稿日期:2011鄄04鄄01; 摇 摇 修订日期:2011鄄05鄄23
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: Huym@ iae. ac. cn
DOI: 10. 5846 / stxb201104010427
张培峰,胡远满,熊在平,刘淼.铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律.生态学报,2012,32(9):2681鄄2691.
Zhang P F, Hu Y M, Xiong Z P, Liu M. Evolution law of architectural landscape during the urban renewal process in Tiexi District. Acta Ecologica Sinica,
2012,32(9):2681鄄2691.
铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律
张培峰1,2,胡远满1,*,熊在平1,刘摇 淼1
(1. 中国科学院沈阳应用生态研究所,沈阳摇 110016;2. 中国科学院研究生院,北京摇 100049)
摘要:探索城市改造过程中景观的变化规律对城市景观变化的预测有重要的指导意义。 以沈阳市铁西区 1997、2002、2005、2008
年建筑物三维信息为基础数据。 按照建筑物使用性质将其分为居住、工业、商业、教育与医疗、其他建筑 5 类,按照建筑物的高
度将其分为平房、低层、多层、中高层、高层和超高层 6 类。 采用转移矩阵法分析了不同时段建筑类型的更替规律。 并将探索性
空间数据分析法应用于建筑改造空间分布特征的研究。 结果显示: 1997 到 2002 年,居住建筑是建筑改造的主体。 2002 年后,
工业建筑成为建筑改造的主体。 1997 到 2008 年,不同高度类型的建筑更替顺序为:平房寅低层建筑寅多层建筑。 新增建筑先
以低层为主,后以中高层,逐渐以高层为主。 建筑改造在空间上并不是随机分布的,而是存在显著的空间正相关关系。 在局部
空间范围内,建筑改造呈现成片集中改造的现象。
关键词:建筑类型更替;建筑改造;探索性空间数据分析法;铁西区
Evolution law of architectural landscape during the urban renewal process in
Tiexi District
ZHANG Peifeng1,2, HU Yuanman1,*, XIONG Zaiping1, LIU Miao1
1 Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016,China
2 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
Abstract: To explore the variation law of architectural landscape is important for forecasting the variation in urban
landscape in the process of urban renewal. It was mainly studied the evolution law of architectural landscape and spatial
distribution features of building transformation in the Tiexi District, Shenyang, China, during the urban renewal process in
this paper.
In this article, the three鄄dimensional information of buildings in the Tiexi District was extracted from aerial photos
(1997) and QuickBird imageries (2002, 2005 and 2008) based on ArcGIS, Erdas and Barista software. We divided the
buildings into five types as Residential building, Industrial building, Commercial building, Educational and Medical
building, and Others according to the usage properties, and six types as Bungalow, Low鄄rise building, Muti鄄story building,
Mid鄄tall story building, High鄄rise building, and Super鄄high building according to the height, combining our research
purpose with the principle of landscape classification. The conversion鄄in contribution rate, conversion鄄out contribution rate
and retention ratio were used as the indexes of the transfer matrix method analysis to detect the change characteristics of
architectural landscape types and their position and function. We divided the research area into 457 blocks of 0. 3km伊
0郾 3km, and caculated the transformation area ratio of buildings in each block. Both the global spatial autocorrelation
Moran忆s I indicating overall clustering that exists in a dataset and the local spatial autocorrelation ( LISA) cluster map
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dentifying ‘interesting爷 locations and assessing the extent of spatial heterogeneity of the exploratory spatial data analysis
were used to study the spacial distribution pattern of building transformation.
The results showed that the main transformation of architecture landscape types was between the Not buildings and
buildings (Residential building, Industrial building and Commercial building; Bungalow, Low鄄rise building and Multi鄄story
building) from 1997 to 2008. There was significant difference existed in the transformation of building types and the spatial
distribution in different time intervals. Residential buildings were the leading actor of architecture transformation from 1997
to 2002, while Industrial buildings were after 2002. The buildings were replaced firstly the Bungalow, secondly the Low鄄
rise building, then the Muti鄄story building, and the newly increased buildings were firstly the Low鄄rise building, secondly
the Mid鄄tall story building, then the High鄄rise building from 1997 to 2008. The Moran忆s I of global spatial autocorrelation
indicated that the building transformation was not distributing randomly but with prominent positive relation in space. The
cluster map of local spatial autocorrelation presented concentrated building transformation in the local spatial scope. The
position of the centralized transformation changed constantly over time. The implementation of urban renewal policies and
transformation of regional function were the main factors for variation in architecture landscape pattern in the Tiexi District
from 1997 to 2008.
Key Words: replacement of building types; building transformation; exploratory spatial data analysis;Tiexi District
伴随着城市改造的进行,城市景观格局发生了明显的变化[1鄄2]。 目前,不少从事城市研究的工作者,从社
会学的角度出发,采用定性描述的方法分析了城市改造的理论[3]、经验教训[4]、利益分配[5]、制度[6]、政策[7]
及存在的问题[8]。 在城市景观生态研究方面,工作者们结合了生态学的理论,采用了景观生态学常用的
Kappa指数、转移矩阵、景观格局指数、梯度分析等方法对上海市[9]、开封市[10]、南昌市[1]、深圳市[11]、贵港
市[12]、美国亚利桑那州凤凰城[13]等城市景观的变化进行了分析。 在建筑景观方面,主要从建筑景观的设计,
社会文化、经济及地域气候条件等对建筑景观形成与发展的影响[14鄄15],建筑景观格局对环境的影响[16],建筑
的空间分布与组合特征[17]等方面进行了研究。
以上对城市改造的研究多集中于社会学方面的定性分析,对城市改造过程中景观变化的研究较少;在城
市景观方面,多集中于大尺度的城市景观变化的研究,城市景观类型基本上分为农田、水体、城市建设用地
(公共设施用地、工业用地、居住用地)等几类。 从小尺度上研究城市景观的变化,并对城市内部景观类型进
行详细划分的研究较少;在建筑景观方面,多集中于建筑景观与社会经济、环境条件等相互影响的研究,对建
筑景观变化的研究较少。 如何将城市改造、城市景观变化与建筑景观的研究有机的结合起来,从城市景观生
态学的角度来分析城市改造过程中建筑景观类型的更替规律,建筑改造空间布局特征将成为城市改造过程中
景观变化研究的新出发点。
本文以东北老工业城市改造的典型区域———沈阳市铁西区为例,对 1997 到 2008 年建筑物信息按照其使
用类型与高度类型进行了分类,采用转移矩阵分析法,分析了从 1997 到 2008 年,在铁西区城市改造过程中,
建筑类型的更替规律。 并将探索性空间数据分析法应用于城市改造空间分布特征的分析中。 以揭示在东北
老工业城市改造过程中,建筑更替的规律及建筑改造的空间分布特征。 为微观城市景观变化的研究提供参
考,也为城市规划与管理的合理调整提供借鉴。
1摇 研究区与研究方法
1. 1摇 研究区概况
铁西区位于沈阳市中心的西南部,是沈阳市核心城区之一,曾被誉为“共和国的装备部冶,素有“东方鲁
尔冶之称,是中国工业区形象的典型代表。 周围被长大、沈山线铁路环绕,隔铁路,东与和平区,南、西与于洪
区,北与皇姑区为邻,面积 39. 48 km2 [18]。 沈阳市的一环与二环路将研究区分为一环区域、二环区域和三环区
域 3 部分,以建设大路为界,以北为工业区,以南为居住区和商业区(图 1)。
2862 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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图 1摇 沈阳市铁西区
Fig. 1摇 Tiexi District of Shenyang City
随着铁西区城市改造的进行,铁西区建筑景观发生
了巨大的变化。 从 1997 到 2008 年,建筑平均高度由
6郾 78 m增加到 16. 38 m,年均增长 12. 87% [19]。 伴随着
铁西区“退二进三冶城市改造政策的实施,铁西区居住
与商业建筑面积增加,工业建筑面积比重显著下降[20]。
2007 年,铁西区基本完成了棚户区和危旧楼的改造,改
造面积达 149 km2,6 万多户居民住房条件得以改善,全
区人均住房面积从 2002 年的 14 m2 增加到 24. 8 m2。
2008 年,254 个工厂搬出铁西区,8. 6 km2 的土地被改
造成商业和居住建筑[21]。
1. 2摇 数据处理
本文采用 1997 年 1 颐10000 航片;2002、2005、2008
年三期 QuickBird影像,基于 Barista 软件,RS 与 GIS 技
术提取了建筑物三维信息。 参考 1991 年建设部关于
“城市用地分类与规划建设用地标准冶,中华人民共和国国家标准《住宅设计规范》GB 50096—1999 第 1. 0. 3
条,中华人民共和国城乡建设环境保护部标准《民用建筑设计通则》JGJ 37—87 第 1. 0. 5 条,及景观分类的原
则,结合研究目的,按照建筑物的使用性质将其分为居住、工业、商业、教育与医疗、其他公共类建筑 5 类[20]。
按高度将建筑物分为平房、低层、多层、中高层、高层、超高层建筑 6 类[19]。
1. 3摇 研究方法
为揭示铁西区城市改造过程中景观类型转移的特征及其变化的地位与作用,分析中采用了景观类型转
入、转出贡献率与组分的保留率 3 个指标。 特定组分转入贡献率(公式 1),指其他景观组分向某一特定景观
组分转入的面积占景观总转移发生量的比例。 特定组分转出贡献率(公式 2),指某一特定景观组分向其他景
观组分转出的面积占景观总转移发生量的比例。 这两个参数可以用于比较不同景观组分在动态变化的转入
与转出过程中面积增减量分配的差异。 组分保留率(公式 3),指景观组分未发生变化的面积占比较初始年份
该景观组分总面积的比例,用来分析不同景观组分在研究时段内的稳定性情况[1]。 由于在建筑类型的转化
过程中,存在非建筑用地与建筑物间的转换,所以在分析中增加了非建筑用地(除建筑外的所有其他用地)这
一类型。 在 Arcview中计算了各时段建筑类型的转移矩阵。
Tii =移
n
j = 1
A ji / At (1)
Toi =移
n
j = 1
Aij / At (2)
BR i = BAi / TAi (3)
式中,Tij 为特定类型转入贡献率;Toj 为特定类型转出贡献率;A ji 为第 j 种景观类型向第 i 种景观类型转移的
面积;At 为景观类型发生转移的总面积;n 为景观类型的数量;Aij 为第 i种景观类型向第 j种景观类型转移的
面积;BR i 为某一比较阶段第 i种景观组分的保留率;BAi 为比较时段内没有发生变化的第 i种景观组分面积;
TAi 为比较初始年份该组分的总面积。
为分析各时段建筑改造的空间分布特征,将 1997、2002、2005 与 2008 年的建筑的高度类型图进行空间叠
加,得到 1997—2002、2002—2005 及 2005—2008 年建筑改造部分的空间分布图。 并将研究区分为 457 个 300
m伊300 m的网格(图 2),以每个网格中建筑改造的比例(建筑改造比例=每个网格中建筑的改造面积 /网格面
积)为变量,采用探索性空间数据分析法,从全局空间自相关与局部空间自相关两个方面分析各时段建筑改
造的空间相关性与异质性。 探索性空间数据分析(exploratory spatial data analysis:ESDA) [22]同时考虑了数据
空间位置及属性值的相关性,通过对事物或现象空间分布格局的描述与可视化,探测数据的空间依赖性与空
3862摇 9 期 摇 摇 摇 张培峰摇 等:铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 摇
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图 2摇 建筑改造部分与网格
Fig. 2摇 Building transformation and fishnet
间异质性[23]。 在全局空间自相关分析中,主要应用
Moran指数来反映空间自相关的程度。 Moran 指数绝对
值越大,相关程度越大。 当 I>0 为空间正相关,I<0 为
负相关,I=0 为显著无关。 局部空间自相关主要采用聚
集图来反映空间自相关的局部差异。 局部空间自相关
聚集图是在给定显著性水平(0. 05)下,用不同的颜色
将研究变量的空间自相关类型以图像的形式在空间上
表示出来,4 种类型分别为 High鄄High(高鄄高:高值区域
被高值区域包围),Low鄄High(低鄄高:低值区域被高值区
域包围),Low鄄Low(低鄄低:低值区域被低值区域包围)
与 High鄄Low(高鄄低:高值区域被低值区域包围)。 其
中,High鄄High 与 Low鄄Low 为空间正相关,High鄄Low 与
Low鄄High为空间负相关。 目前,探索性空间数据分析
法广泛的应用于疾病[24鄄25]、区域经济[26鄄28]、犯罪[29鄄30]、
交通事故[31]、自杀[32]、死亡率[33]和城市群体空间结
构[34]等方面的研究。
2摇 结果分析
2. 1摇 不同使用类型建筑转化的数量特征
表 1 显示,1997 年到 2002 年,共有 4. 906 km2 的景
观类型发生了转化,以非建筑、居住与工业建筑间相互转化为主,三者的转入 /转出面积分别占总转化面积的
93%和 97%以上。 非建筑的转入贡献率高于转出贡献率,非建筑面积增加;居住与工业建筑的转出贡献率高
于转入贡献率,面积减少;商业、教育与医疗及其他类建筑的转入贡献率高于转出,其中商业建筑的转入面积
显著高于转出。 居住与工业建筑面积减少,商业、教育与医疗及其他类建筑面积增加,尤其是非建筑面积增加
为主。 从各类建筑的保留率看,居住建筑保留率最低,非建筑保留率最高,其余各类建筑的保留率都在 80%
以上。 可见,1997 年到 2002 年,居住建筑是建筑改造的主体。
表 1摇 1997—2002 年景观类型转移矩阵
Table 1摇 The transition matrix of different landscape types from 1997 to 2002
类型
Types
1997—2002
非建筑
Not buildings
居住建筑
Residential
building
工业建筑
Industrial
building
商业建筑
Commercial
building
教育与医疗建筑
Educational and
Medical building
其他
Other
转入面积 Conversion鄄in area / km2 2. 582 0. 876 1. 106 0. 184 0. 086 0. 072
转入贡献率 Conversion鄄in contribution rate / % 52. 632 17. 848 22. 541 3. 751 1. 752 1. 476
转出面积 Conversion鄄out area / km2 2. 170 1. 335 1. 274 0. 036 0. 071 0. 019
转出贡献率 Conversion鄄out contribution rate / % 44. 231 27. 221 25. 961 0. 738 1. 455 0. 394
保留率 Retention ratio / % 92. 044 72. 244 80. 912 84. 569 80. 760 82. 102
表 2 显示,2002 到 2005 年,共有 4. 195 km2 的景观类型发生了转化,以非建筑、居住、工业与商业建筑间
的转化为主。 工业建筑的转出贡献率与转出面积最大,分别为 53. 671% 和 2. 251 km2,转入贡献率为
8郾 996% ;非建筑的转入贡献率与转入面积最大,分别为 67. 148%和 2. 871 km2,转出贡献率为 22. 893% ;居住
建筑转入与转出贡献率接近;商业建筑的转入贡献率高于转出贡献率。 工业建筑的保留率最低,非建筑的保
留率最高。 可见,这一时段以工业建筑面积减少、非建筑用地面积增加为主要特征。 工业建筑是建筑改造的
主体。
4862 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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表 2摇 2002—2005 年景观类型转移矩阵
Table 2摇 The transition matrix of different landscape types from 2002 to 2005
类型
Types
2002—2005
非建筑
Not buildings
居住建筑
Residential
building
工业建筑
Industrial
building
商业建筑
Commercial
building
教育与医疗建筑
Educational and
Medical building
其他
Other
转入面积 Conversion鄄in area / km2 2. 817 0. 694 0. 377 0. 269 0. 026 0. 012
转入贡献率 Conversion鄄in contribution rate / % 67. 148 16. 543 8. 996 6. 422 0. 608 0. 282
转出面积 Conversion鄄out area / km2 0. 960 0. 770 2. 251 0. 091 0. 078 0. 044
转出贡献率 Conversion鄄out contribution rate / % 22. 893 18. 366 53. 671 2. 180 1. 849 1. 041
保留率 Retention ratio / % 96. 532 82. 296 65. 388 76. 096 79. 891 72. 867
表 3 显示,2005 年到 2008 年,共有 4. 829 km2 的景观类型发生着转化,仍然以非建筑、居住、工业与商业
建筑间的转化为主。 工业建筑转出贡献率与转出面积最大,分别为 43. 201%和 2. 068 km2,转入贡献率为
8郾 996% ;非建筑转入贡献率与转入面积最大,分别为 67. 184%和 2. 489 km2,转出贡献率为 38. 025% ;商业建
筑的转入贡献率显著高于转出贡献率。 工业建筑的保留率最低。 这一时段,以工业建筑面积减少,非建筑与
商业建筑面积增加为主要特征。 工业建筑仍然是建筑改造的主体。
表 3摇 2005—2008 年景观类型转移矩阵
Table 3摇 The transition matrix of different landscape types from 2005 to 2008
类型 Types
2005—2008
非建筑
Not buildings
居住建筑
Residential
building
工业建筑
Industrial
building
商业建筑
Commercial
building
教育与医疗建筑
Educational and
Medical building
其他
Others
转入面积 Conversion鄄in area / km2 2. 489 1. 252 0. 546 0. 265 0. 068 0. 210
转入贡献率 Conversion鄄in contribution rate / % 67. 148 16. 543 8. 996 6. 422 0. 608 0. 282
转出面积 Conversion鄄out area / km2 1. 837 0. 705 2. 086 0. 069 0. 096 0. 035
转出贡献率 Conversion鄄out contribution rate / % 38. 052 14. 604 43. 201 1. 427 1. 987 0. 729
保留率 Retention ratio / % 93. 780 83. 504 54. 947 87. 702 71. 243 72. 730
从各时段各类建筑景观变化的特征看,1997 年到 2002 年,以居住建筑的转出和商业建筑的转入为主。
2002 年到 2008 年以工业建筑的大量转出,居住与商业建筑的转入为主。 建筑类型的转化结果表明,不同时
段内,城市改造的重点有所不同,1997 年到 2002 年,以居住建筑改造为主。 2002 年后,铁西区两次合署办公,
实施了“东搬西建冶与“退二进三的冶改造政策,铁西区的工业企业陆续搬迁到开发区,大量工业建筑被居住与
商业建筑取代。 工业建筑成为建筑改造的主体。
2. 2摇 不同使用类型建筑转化的空间特征
对各时期建筑分类图进行空间叠加分析,得到不同时段内景观主要转化类型的空间分布图(图 2)。 1997
年到 2002 年,非建筑转为居住和商业建筑的部分主要分布于居住区,转为工业建筑的部分主要分布于建设路
以南及一环区域内的棚户区。 2002 年到 2005 年,非建筑转为居住与商业建筑,工业建筑转为非建筑、居住及
商业建筑的部分主要集中于一环区域。 2005 年到 2008 年,非建筑转为居住、工业与商业建筑的部分主要分
布于一环区域;居住和工业建筑转为非建筑及工业建筑转为居住建筑的部分主要分布于一环区域及建设路以
北的二环和三环区域。 可见,不同时段内,景观类型转化在空间分布上存在显著的差异。
2. 3摇 不同高度类型建筑转化的数量特征
表 4 显示,1997 年到 2002 年,有 5. 982 km2 的景观类型发生了转化。 以非建筑、平房、低层与多层建筑间
的转化为主。 非建筑与平房的转出贡献率占 92. 293% ,其中平房占 56. 012% 。 非建筑的转入贡献率高于转
出贡献率,非建筑面积增加 0. 412 km2。 平房的转出贡献率比转入贡献率约高 50% ,平房减少 2. 932 km2。 低
层与多层建筑的转入贡献率比转出贡献率约高 15% ,中高层与高层的转入贡献率也高于转出贡献率,低层、
5862摇 9 期 摇 摇 摇 张培峰摇 等:铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 摇
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图 3摇 建筑类型转化的空间分布
Fig. 3摇 The spatial distribution of the building transformation
多层、中高层与高层建筑面积增加。 从保留率看,平房的保留率最低,为 24. 21% 。 这一时段,铁西区以平房
的拆迁为主,平房被大面积更替。 非建筑、低层、多层、中高层与高层建筑面积增加。 各类建筑面积增加的大
小顺序为低层>多层>中高层>高层。
表 4摇 1997—2002 年景观类型转移矩阵
Table 4摇 The transition matrix of different landscape types from 1997 to 2002
类型 Types
1997—2002
非建筑
Not
buildings
平房
Bungalow
低层
Low鄄rise
多层
Muti鄄story
中高层
Mid鄄tall
story
高层
High鄄rise
转入面积 Conversion鄄in area / km2 2. 582 0. 418 1. 440 0. 937 0. 511 0. 093
转入贡献率 Conversion鄄in contribution rate / % 43. 167 6. 991 24. 068 15. 669 8. 546 1. 559
转出面积 Conversion鄄out area / km2 2. 170 3. 350 0. 379 0. 053 0. 028 0. 001
转出贡献率 Conversion鄄out contribution rate / % 36. 281 56. 012 6. 329 0. 894 0. 463 0. 021
保留率 Retention ratio / % 92. 043 24. 210 89. 774 98. 233 97. 148 98. 3
表 5 显示,2002 年到 2005 年,有 4. 479 km2 的景观类型发生了转化,以非建筑、平房、低层与多层建筑间
的转化为主。 非建筑的转入贡献率比转出贡献率高 41. 445% ,非建筑面积增加 1. 857 km2。 平房的转出贡献
率比转入贡献率高 13. 003% ;低层转出贡献率最高,为 42. 317% ,比转入贡献率高 32. 312% ;多层转出面积高
于转出,中高层与高层转入面积高于转出。 平房、低层与多层建筑面积减少,中高层与高层建筑面积增加。 平
房的保留率为 46. 138% ,低层的保留率为 60. 2% 。 与前一时段各类建筑保留率比较可知,2002 年到 2005 年,
低层建筑是建筑的主要更替类型,其次为平房,多层建筑开始成为建筑改造的部分。 建筑面积增加的大小顺
序为中高层>高层。
表 6 显示,2005 年到 2008 年,有 4. 997 km2 的景观类型发生了转化,以非建筑、平房、低层与多层建筑间
的转化为主。 非建筑转入面积高于转出,非建筑面积增加 0. 651 km2。 平房、低层与多层建筑的转出面积高
于转入。 除非建筑外,低层建筑的转出贡献率最高,比转入贡献率高 19. 09% ;多层建筑的转出贡献率比转入
贡献率高 3. 006% ;中高层建筑的转入贡献率比转入贡献率高 4. 824% ;高层建筑的转出贡献率最低,为
6862 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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0郾 487% ,转入贡献率比转出贡献率高 10. 971% ;超高层建筑增加 0. 008 km2。 从各类建筑保留率看,平房的
保留率最低,其次为低层,再次为多层。 2005 年到 2008 年,平房、低层与多层建筑面积减少,中高层、高层与
超高层建筑面积增加。 与前一时段各类建筑保留率比较可知,低层建筑是建筑更替的主要类型,其次为多层
建筑,再次为平房。 各类建筑面积增加的大小顺序为高层>中高层>超高层。
表 5摇 2002—2005 年景观类型面积转移矩阵
Table 5摇 The transition matrix of different landscape types from 2002 to 2005
类型 Types
2002—2005
非建筑
Not
buildings
平房
Bungalow
低层
Low鄄rise
多层
Muti鄄story
中高层
Mid鄄tall
story
高层
High鄄rise
转入面积 Conversion鄄in area / km2 2. 817 0. 219 0. 450 0. 502 0. 370 0. 121
转入贡献率 Conversion鄄in contribution rate / % 62. 885 4. 895 10. 051 11. 203 8. 266 2. 699
转出面积 Conversion鄄out area / km2 0. 960 0. 802 1. 895 0. 670 0. 137 0. 014
转出贡献率 Conversion鄄out contribution rate / % 21. 440 17. 898 42. 317 14. 963 3. 063 0. 319
保留率 Retention ratio / % 96. 532 46. 138 60. 200 82. 860 90. 576 91. 522
表 6摇 2005—2008 年景观类型转移矩阵
Table 6摇 The transition matrix of different landscape types from 2005 to 2008
类型 Types
2005—2008
非建筑
Not buildings
平房
Bungalow
低层
Low鄄rise
多层
Muti鄄story
中高层
Mid鄄tall story
高层
High鄄rise
超高层
Super鄄high
转入面积 / km2
Conversion鄄in area
2. 489 0. 231 0. 671 0. 658 0. 368 0. 573 0. 008
转入贡献率 / %
Conversion鄄in contribution rate 49. 799 4. 624 13. 432 13. 160 7. 362 11. 458 0. 166
转出面积 / km2
Conversion鄄out area
1. 838 0. 576 1. 625 0. 808 0. 126 0. 024 0
转出贡献率 / %
Conversion鄄out contribution rate 36. 770 11. 535 32. 522 16. 166 2. 520 0. 487 0
保留率 Retention ratio / % 93. 780 36. 371 51. 005 78. 410 92. 544 91. 147 100
总体上看,1997 年到 2008 年,平房与低层建筑逐渐被更替为多层、中高层与高层建筑。 不同时段内,建
筑高度类型的转化不同,1997 年到 2002 年,以平房的更替为主,低层,多层、中高层与高层建筑面积增加,以
低层建筑面积增加最多。 2002 年到 2005 年,低层建筑是建筑更替的主要类型,其次为多层建筑,平房仍然在
被逐渐更替,中高层建筑增加最多。 2005 年到 2008 年,低层建筑仍然是建筑更替的主要类型,其次为多层建
筑和平房,高层建筑面积增加最多;与前一时段相比,低层建筑被更替的面积降低,多层被建筑更替的面积增
加。 可见,在铁西区城市改造的过程中,建筑高度类型的更替顺序表现出平房寅低层建筑寅多层建筑的特征。
新增建筑先以低层为主,后以中高层,逐渐以高层为主。
2. 4摇 不同高度类型建筑转化的空间特征
对各时期建筑高度分类图进行空间叠加分析,得到不同时段内景观主要转化类型的空间分布图(图 3)。
结果显示,不同时段内,景观类型转化的空间分布差异明显。 1997 年到 2002 年,非建筑转为低层与多层建筑
的部分主要分布于居住区,低层建筑转为非建筑的部分主要分布于居住区及一环区域内的棚户区。 2002 年
到 2005 年,非建筑转为低层建筑的部分主要分布于工业区,平房、低层与多层建筑转为非建筑的部分主要分
布于工业区的一环区域。 2005 年到 2008 年,非建筑转为低层建筑及平房转为非建筑的部分主要分布于工业
区的三环区域,低层与多层建筑转为非建筑的部分主要分布于工业区,以一环区域较集中。
2. 5摇 铁西区城市改造的时空特征
建筑改造全局空间自相关分析结果(表 7)显示,1997—2002、2002—2005 与 2005—2008 年建筑改造的全
7862摇 9 期 摇 摇 摇 张培峰摇 等:铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 摇
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图 4摇 建筑类型转化的空间分布
Fig. 4摇 The spatial distribution of the building transformation
局 Moran 指数( I)值都大于其期望值 E( I)。 在 0. 05 的显著性水平下,显著性检验值(Z)都大于 1. 96,表明 3
个时段内铁西区建筑改造在空间上并不是随机分布的,而是存在显著的空间正相关关系。
表 7摇 不同时段内建筑改造的Moran 统计结果
Table 7摇 Results of Moran statistics in each stage
时间 Time I E( I) SD( I) Z P
1997—2002 0. 4774 -0. 0022 0. 0239 20. 06695 0. 001
2002—2005 0. 4181 -0. 0022 0. 0244 17. 22541 0. 001
2005—2008 0. 3878 -0. 0022 0. 0237 16. 4557 0. 001
建筑改造的局部空间自相关聚集图(图 4)表明,3 个时段内建筑改造在空间分布上存在明显的差异,建
筑改造的空间相关性较强,存在改造比例较大的网格与改造比例较小的网格分别集聚于一定的空间范围内,
不同的时段呈现不同的分布特征。 1997 年到 2002 年,建筑改造比例较大(高鄄高)的部分主要集中于一环区
域与建设路以南的棚户区;改造比例较小(低鄄低)的部分主要集中于铁西森林公园,劳动公园,建设公园及神
羊游乐园等区域。 2002 年到 2005 年,建筑改造比例较大(高鄄高)的部分主要集中于工业区的一环区域,改造
比例较小(低鄄低)的部分仍然集中于铁西区的公园等区域。 2005 年到 2008 年,建筑改造比例较大的部分主
要集中于工业区的一环与三环区域,改造比例较小的部分仍然集中于铁西区主要的公园绿地区域。 建筑改造
的局部空间自相关聚集图显示,研究时段内,铁西区城市改造在空间上并非随机分布,而是呈现成片集中改造
的特征,随着时间的变化,集中改造的位置不断发生变化。
3摇 讨论与结论
转移矩阵分析法是景观生态学传统的分析方法之一,也是揭示特定时段景观组分之间数量变化关系的最
有效手段[1]。 它既可以反映各研究期景观类型的结构,也可以反映研究时段内不同土地利用类型增量的具
体来源和减量的去向[2]。 在本文的研究中增加了保留率这一指标来反映各类建筑在转化过程中的稳定性,
以揭示在铁西区城市改造过程中建筑类型的更替特征与规律。 结果表明:不同时段内,建筑使用类型与高度
类型的更替的特征不同,1997 年到 2002 年,居住建筑是建筑改造的主体。 2002 年后,工业建筑成为建筑改造
的主体。 1997 年到 2002 年,以平房面积的减少为主,低层,多层、中高层与高层建筑面积增加,低层建筑面积
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图 5摇 各时段建筑改造的局部空间自相关聚集图
Fig. 5摇 LISA cluster map of building transformation in each stage
增加最多。 2002 年到 2005 年,低层建筑成为主要的建筑更替类型,其次为多层建筑,平房仍然在被逐渐更
替,中高层建筑面积增加最多。 2005 年到 2008 年,低层建筑仍然是主要的建筑更替类型,其次为多层建筑和
平房,高层建筑面积增加最多。 建筑的更替顺序为:平房寅低层建筑寅多层建筑。 新增建筑先以低层为主,后
以中高层,逐渐以高层为主。 不同时段内,社会经济的发展与铁西区改造政策的不同是导致各时段建筑类型
更替的差异。 2002 年后,铁西区“东搬西建冶与“退二进三的冶改造政策的实施,使 2002 年后,工业建筑成为建
筑改造的主体。 随着人口的增加与经济发展水平的提高,对建筑容纳能力要求的提高,建筑类型的更替呈现
由平房向低层和多层建筑变化的特征。
由于建筑改造部分数量多、面积小、个体间距离或大或小,给研究不同时段内建筑改造的空间分布特征带
来不便。 因此,通过建立网格来 分析建筑改造的空间分布特征。 网格大小的设置考虑了网格太小会使分析
数据量太大,网格太大对建筑改造分布格局的分析失去意义等因素,网格的大小设置为 0. 3 km伊0. 3 km。 探
索性空间分析的研究结果表明,网格的大小可以实现本文的研究目的。 建筑改造在空间上并不是随机分布
的,而是存在显著的空间正相关关系。 在局部空间范围内,建筑改造呈现成片集中改造的现象,随着时间的推
移,成片集中改造的面积不断扩大,空间位置不断变化。
建筑是城市的主要组成部分,也是城市景观变化的主体。 由于不同使用类型与高度类型的建筑在建筑结
构、材料、能耗等方面存在明显的差异,使不同类型的建筑对城市生态环境等有着不同的影响。 因此,研究城
市改造过程中建筑类型的更替规律与建筑改造的空间分布特征有着重要的生态学意义。 本文虽然研究区的
选择较典型,但是研究区范围较小,要进一步证明以上得出的结论,需在今后的工作中扩大研究区范围。 本研
究为微观城市景观变化的研究提供参考,为城市规划与管理的合理调整提供借鉴,同时对城市建筑在时空上
的合理布局,城市生态环境的优化等有重要的参考价值。
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1962摇 9 期 摇 摇 摇 张培峰摇 等:铁西区城市改造过程中建筑景观的演变规律 摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 9 May,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Responses and weigh of multi鄄ecosystem services and its economic value under different land cover scenarios: a case study from
Ertan water control pivot in Yalong River GE Jing, WU Nan, GAO Jixi,et al (2629)……………………………………………
Influence of grazing on biomass, growth ratio and compensatory effect of different plant groups in Kobresia parva meadow
DONG Quanmin, ZHAO Xinquan, MA Yushou, et al (2640)
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Stocking effectiveness of hatchery鄄released kuruma prawn Penaeus japonicus in the Xiangshan Bay, China
JIANG Yazhou, LING Jianzhong, LIN Nan,et al (2651)
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The spatial pattern of landscape fragmentation and its relations with urbanization and socio鄄economic developments: a case study
of Beijing QIU Jiangxiao, WANG Xiaoke, LU Fei, et al (2659)…………………………………………………………………
Cellular automata simulation of barren patch connectivity effect in degradation sequence on alpine meadow in the source region
of the Yangtze and Yellow rivers, Qinghai鄄Tibetan Plateau, China LI Xueling, LIN Huilong (2670)……………………………
Evolution law of architectural landscape during the urban renewal process in Tiexi District
ZHANG Peifeng, HU Yuanman, XIONG Zaiping, et al (2681)
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Competition for light and crop productivity in an agro鄄forestry system in the Hilly Region, Shangluo, China
PENG Xiaobang, ZHANG Shuoxin (2692)
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Evaluation of forest ecosystem services based on biomass in Shanxi Province LIU Yong, LI Jinchang, YANG Yonggang (2699)……
Research on the morphological interactions between Tamarix ramosissima thickets and Nebkhas under different sand supply
conditions:a case study in Cele oasis鄄desert ecotone YANG Fan, WANG Xueqin, YANG Dongliang, et al (2707)……………
Litter decomposition and nutrient release in typical secondary and primary forests in karst region, Northwest of Guangxi
ZENG Zhaoxia, WANG Kelin, ZENG Fuping, et al (2720)
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Spatial patterns of dominant species in a subtropical evergreen broad鄄leaved forest in Jiulian Mountain Jiangxi Province, China
FAN Juan, ZHAO Xiuhai, WANG Jinsong,et al (2729)
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Characteristics of seedlings regeneration in Quercus aliena var. acuteserrata secondary forests in Qinling Mountains
KANG Bing, WANG Dexiang, LI Gang,et al (2738)
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Xylem hydraulic traits of Populus euphratica Oliv. in extremely drought environment
AYOUPU Mubareke, CHEN Yaning, HAO Xingming, et al (2748)
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Response characteristics of leaf traits of common species along an altitudinal gradient in Hongchiba Grassland, Chongqing
SONG Lulu, FAN Jiangwen, WU Shaohong,et al (2759)
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Changes of carbon input influence soil respiration in a Pinus tabulaeformis plantation
WANG Jinsong, ZHAO Xiuhai, ZHANG Chunyu, et al (2768)
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Effects of different habitats and coverage treatments on the fates of Quercus wutaishanica seeds under the predation pressure of
rodents YAN Xingfu, ZHOU Libiao, LIU Jianli (2778)……………………………………………………………………………
Nested analysis of urban woodlot bird communities in Minhang District of Shanghai
WANG Benyao, WANG Xiaoming, WANG Tianhou, et al (2788)
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Production dynamics and trophic basis of three dominant mayflies in the continuum of Shenglihe Stream in the Bahe River Basin
DENG Shan, YE Caiwei, WANG Lixiao, et al (2796)
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Effects of sedimentation thickness of shrimp pond cleaning discharges on Acanthus ilicifolius seedlings LI Ting, YE Yong (2810)……
Utilization of carbon sources by the soil microbial communities of different forest types in subtropical Australia
LU Shunbao, GUO Xiaomin, RUI Yichao,et al (2819)
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Soil microbial community characteristics under different vegetation types at the Holocene鄄basalt Platform, Jingpo Lake area,
Northeast China HUANG Yuanyuan, QU Laiye, QU Xiuchun,et al (2827)………………………………………………………
Effect of Ipomoea aquatica Floating鄄bed on the quantity and distribution of nitrogen cycling bacteria and nitrogen removal
TANG Yingying, LI Xiuzhen, ZHOU Yuanqing,et al (2837)
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Effects of microbial inoculants on soil microbial diversity and degrading process of corn straw returned to field
LI Peipei, ZHANG Dongdong, WANG Xiaojuan, et al (2847)
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Effects of coupling film鄄mulched furrow鄄ridge cropping with maize straw soil鄄incorporation on maize yields and soil organic carbon
pool at a semiarid loess site of China WU Rongmei,WANG Yongpeng,LI Fengmin,et al (2855)…………………………………
Residues and spatial distribution of OCPs in the sediments of Gan River Basin LIU Xiaozhen,ZHAO Ci,LIANG Yu,et al (2863)…
Analysis on population fluctuation and properties of the white鄄backed planthopper in Huizhou in 2009
DIAO Yonggang, YANG Haibo, QU Yufeng, et al (2872)
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Evaluation acaricidal activities of Momordica cochinchinensis extracts against Tetranychus cinnabarinus
GUO Huili, SHI Guanglu, JIA Liangxi, et al (2883)
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Stomatal ozone uptake modeling and comparative analysis of flux鄄response relationships of winter wheat
TONG Lei,FENG Zongwei,Sudebilige,et al (2890)
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Review and Monograph
Calculation method of energy ecological footprint based on global net primary productivity
FANG Kai, DONG Deming, LIN Zhuo, et al (2900)
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Behavioral patterns, influencing factors, functions and risks of social play in primates
WANG Xiaowei,ZHAO Haitao, QI Xiaoguang,et al (2910)
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Discussion
Spatio鄄Temporal changing analysis on carbon storage of harvested wood products in China
LUN Fei,LI Wenhua,WANG Zhen,et al (2918)
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Scientific Note
Variations in allometrical relationship between stand nitrogen storage and biomass as stand development
CHENG Dongliang,ZHONG Quanlin, LIN Maozi, et al (2929)
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Effect of continuous cropping of sesame on rhizospheric microbial communities
HUA Juling,LIU Guangrong,HUANG Jinsong (2936)
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Effects of clipping on the growth, gas exchange and chlorophyll fluorescence of invasive plant, Flaveria bidentis
WANG Nannan, HUANGFU Chaohe, CHEN Dongqing, et al (2943)
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Influence of vegetable cultivation methods on soil organic carbon sequestration rate
LIU Yang, YU Dongsheng, SHI Xuezheng,et al (2953)
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Integrated matrix鄄hydrology鄄biological remediation technology for bank collapse lakeside zone of Chaohu Lake
CHEN Yunfeng, ZHANG Yanhui, ZHENG Xiqiang (2960)
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《生态学报》2012 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的自然科学高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研究原
始创新性科研成果,特别欢迎能反映现代生态学发展方向的优秀综述性文章;研究简报;生态学新理论、新方
法、新技术介绍;新书评介和学术、科研动态及开放实验室介绍等。
《生态学报》为半月刊,大 16 开本,280 页,国内定价 70 元 /册,全年定价 1680 元。
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(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 32 卷摇 第 9 期摇 (2012 年 5 月)
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